CN114734007B - 一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，属于冶金技术领域，克服了现有技术中的窄侧鼓肚的控制方法会造成产能降低、表面产生裂纹、表面擦划伤等缺陷。本发明窄侧鼓肚控制方法包括以下步骤：步骤1.控制出结晶器的连铸坯坯壳厚度为12～14mm；步骤2.对足辊段连铸坯窄侧喷水冷却，控制窄侧表面中心温度850～950℃；所述足辊段窄侧的足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等；步骤3.控制扇形段每个辊缝的收缩量为0.1～1.0mm。

Description

一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法。
背景技术
高牌号硅钢是应用广泛的金属功能性软磁材料，主要应用于各类电机及电器的铁芯制造领域，随着各行各业自动化程度的提升及高效电机的发展，表面质量优异且稳定成为了该类产品发展的趋势。
由于高牌号硅钢中硅含量高，基体导热性能差，浇注过程中出结晶器时，铸坯坯壳厚度小，在钢水静压力、回温及宽面辊缝收缩等作用力下，铸坯窄侧会出现鼓肚变形。鼓肚对铸坯的表面及内部质量影响均较大，首先，由于鼓肚，必然存在钢液向窄侧补充，被补充位置的钢液减少会造成该位置表面收缩，从而造成该位置表面质量恶化，如表面横、纵裂纹；其次，由于鼓肚造成铸坯窄侧表面冷却不均匀，铸坯内部凝固前沿热应力造成铸坯内部裂纹发生。因此，控制铸坯窄侧鼓肚是解决高牌号硅钢连铸坯表面及内部质量的前提。
目前解决连铸坯窄侧鼓肚的方法主要为降低连铸拉速，使铸坯内部的钢液快速凝固，加快坯壳形成，厚度增加以抗拒中间钢液带来的压力。但拉速降低会导致连铸机产能降低，而且由于导热性差，高牌号硅钢拉速已较低，进一步降低拉速会使得钢液在结晶器内过冷，发生钢液与结晶器的粘结，损伤结晶器铜板。
专利CN101992275A采用了在连铸机足辊部位以下4 8m的范围内对连铸坯窄面进行喷水冷却，提高窄侧冷却强度来解决连铸坯窄面鼓肚问题。但该方法会导致铸坯角部过冷，过矫直段时，角部温度低，产生角部横裂纹等缺陷。
专利CN102303104A通过设计支撑导辊和辊子的大小、位置、辊间距，控制鼓肚变形。但随着扇形段宽面辊缝收缩，铸坯在横向存在展宽，会导致窄侧支撑导辊与铸坯间摩擦阻力增大，产生铸坯表面擦、划伤等缺陷。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的窄侧鼓肚的控制方法会造成产能降低、表面产生裂纹、表面擦划伤等缺陷，从而提供一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法。
为此，本发明提供了以下技术方案。
一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，包括以下步骤：
步骤1.控制出结晶器的连铸坯坯壳厚度为12～14mm；
步骤2.对足辊段连铸坯窄侧喷水冷却，控制窄侧表面中心温度850～950℃；所述足辊段窄侧的足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等；
步骤3.控制扇形段每个辊缝的收缩量为0.1～1.0mm。
进一步的，所述步骤1中，足辊段窄侧的足辊为液压足辊。
现有技术中，刚性支撑的平面足辊分布在同一个支撑架上，各个足辊作用于连铸坯表面的压力基本无差异，导致在足辊段第一个足辊处作用于铸坯的压力值大于钢水静压力，铸坯表面产生轻微凹陷，最后一个足辊处作用于铸坯的压力值小于钢水静压力，铸坯表面产生轻微鼓肚。且刚性支撑平面足辊段为实现其防止铸坯变形的作用，结构包括足辊架、紧固螺栓、定位螺母、碟簧组、锁紧螺母、加固螺母等，结构较为复杂，不易检修维护。
刚性足辊位置要根据收缩量进行设置，若设置不合理或收缩量不是理论上的量，连铸坯要在变形后足辊施加的力才能与内部钢水静压力相等。刚性支撑的足辊，在钢包中钢水高液位时，钢水静压力大，若大于足辊刚性支撑架最大承受力时，造成刚性支撑架变形，铸坯窄侧发生鼓肚等缺陷。
进一步的，所述液压足辊设置有3对，所述液压足辊施加到窄侧的压力P＝7800×10×(H+h辊)/100000bar，H为钢包中钢水液位高度，h辊为液压足辊中心至钢包内腔底面的高度。
进一步的，所述步骤1中，坯壳厚度控制措施包括：
中间包钢水过热度为10～15℃；和/或
连铸拉速为1.0～1.1m/min，结晶器窄侧冷却水流量为450～500L/min，宽侧冷却水流量为3600～3800L/min，窄侧锥度1.3～1.4％/m，结晶器入口和出口的冷却水水温差8～10℃。
进一步的，所述步骤1中，坯壳厚度控制措施还包括：结晶器电磁搅拌参数为500～600A，2～3Hz。
进一步的，所述步骤2中，足辊段连铸坯窄侧冷却水流量为110～140L/min。
进一步的，所述步骤3中，足辊段以下依次分布有编号为1～12#扇形段，其中1#～2#扇形段辊缝收缩量为0.1～0.3mm，3#～12#为0.5～1.0mm。
进一步的，连铸机断面为220mm×(800～1600)mm。
进一步的，以质量百分数计，所述连铸坯的化学成分为C≤0.0020％、2.6％≤Si≤2.8％、0.1％≤Mn≤0.3％、0.7％≤Al≤0.9％、0.03％≤Sn≤0.05％、P≤0.018％、S≤0.0010％、Cu≤0.01％、N≤0.0015％、Cr≤0.03％、Ni≤0.03％、Nb≤0.0020％、V≤0.0020％、Ti≤0.0020％，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
进一步的，所述高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚量≤1.0mm。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，包括以下步骤：步骤1.控制出结晶器的连铸坯坯壳厚度为12～14mm；步骤2.对足辊段连铸坯窄侧喷水冷却，控制窄侧表面中心温度850～950℃；所述足辊段窄侧的足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等；步骤3.控制扇形段每个辊缝的收缩量为0.1～1.0mm。
本发明通过足辊段铸坯窄侧喷水冷却，使坯壳快速凝固及降低铸坯窄侧表面中心温度，增大窄侧坯壳抵抗钢水静压力及辊缝收缩的能力同时，使得出足辊段后铸坯温度较低，防止回温过高、过快导致窄侧坯壳软化，强度降低导致的鼓肚。足辊段窄侧喷水铸坯角部温度下降，但出足辊段后，铸坯内部高温钢水使得铸坯表面回温，经过矫直段时，不会因角部过冷产生横裂纹等缺陷。控制给坯壳额外施加的力，足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等，可抵抗钢水静压力造成窄侧坯壳中心鼓肚，避免足辊压力过小，无法弥补钢水静压力造成坯壳窄侧鼓肚，也避免压力过大，造成坯壳内陷，产生裂纹，甚至漏钢。
本发明通过控制出结晶器的连铸坯坯壳厚度、连铸坯窄侧表面中心温度、足辊对连铸坯窄侧表面作用力，扇形段辊缝收缩量等措施，使得铸坯窄侧鼓肚量≤1.0mm。该方法在控制高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚的同时，不影响连铸机产量，且铸坯表面无裂纹、擦划伤等缺陷。
2.本发明提供的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，足辊段窄侧的足辊为液压足辊。钢水静压力是变化的，随着浇钢进行，钢包中钢水重量的减轻，钢水静压力逐渐减小。本发明通过液压驱动控制调节足辊压力值，即主动施压，实时保证足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等，有利于防止铸坯窄侧鼓肚或凹陷。
3.本发明提供的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，所述步骤1中，坯壳厚度控制措施包括：(1)中间包钢水过热度为10～15℃；(2)连铸拉速为1.0～1.1m/min，结晶器窄侧冷却水流量为450～500L/min，宽侧冷却水流量为3600～3800L/min，窄侧锥度1.3～1.4％/m，结晶器入口和出口的冷却水水温差8～10℃；(3)结晶器电磁搅拌参数为500～600A，2～3Hz。
本发明在拉速一定时，通过控制钢水过热度采用低温钢水浇铸、增大结晶器冷却水流量、结晶器电磁搅拌耗散钢水过热度、窄侧大锥度减少坯壳与结晶器壁气隙的手段，使得结晶器出口处坯壳厚度增加，铸坯窄侧温度＜1200℃，增大窄侧坯壳抵抗钢水静压力及辊缝收缩的能力，同时不影响产能。
4.本发明提供的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，所述步骤3中，足辊段以下依次分布有编号为1～12#扇形段，其中1#～2#扇形段辊缝收缩量为0.1～0.3mm，3#～12#为0.5～1.0mm。在铸坯凝固初期具有较多液芯时，通过减小扇形段辊缝收缩量，能够降低作用于铸坯宽面的压力，降低连铸坯窄侧鼓肚。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
采用如下生产工艺KR→BOF→RH→CC生产高牌号硅钢，具体包括如下步骤：
KR工序：对铁水进行机械搅拌，并喷入石灰粉、萤石脱硫；
BOF工序：将KR脱硫得到的铁水倒入转炉，对铁水进行吹氧升温，脱碳、脱磷，得到低碳钢水；
RH工序：将钢水吊运至真空精炼工序，进行脱气，合金化，温度控制，得到温度、成分符合要求的钢水；
CC工序：将温度、成分符合要求的钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，得到连铸坯，连铸坯断面尺寸为220mm×1250mm。
上述制备得到的高牌号硅钢的化学成分的质量百分含量为C 0.0010％、Si2.75％、Mn 0.20％、P 0.015％、S 0.0008％、Al 0.80％、Sn 0.04％、Cu 0.008％、N0.0012％、Cr 0.01％、Ni 0.01％、Nb 0.0015％、V 0.0015％、Ti 0.0010％，其余为Fe和不可避免的杂质。
其中在生产高牌号硅钢过程中分别采用实施例1-3和对比例1-3中的工艺参数。
实施例1
本实施例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为10℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.1m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量500L/min，宽侧冷却水流量3800L/min，窄侧锥度1.4％/m，冷却水水温差9℃，电磁搅拌参数600A，3Hz，出结晶器坯壳厚度为12mm；
(2)铸坯出结晶器后，进入足辊段，足辊段窄侧冷却水流量为125L/min，窄侧表面中心温度为950℃；
足辊段采用液压驱动的平面足辊，足辊长度为200mm，足辊共3对，分别编号为a、b、c，对连铸坯窄侧的压力随钢包中钢水液位高度线性调节，液压足辊的压力为Pa＝7800×10×(H+4.5)/100000bar，Pb＝7800×10×(H+4.6)/100000bar，Pc＝7800×10×(H+4.7)/100000bar，H为3.0～0m。
(3)铸坯出足辊段，进入扇形段，扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.2mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为0.8mm；
(4)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
实施例2：
本实施例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为13℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.05m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量470L/min，宽侧冷却水流量3700L/min，窄侧锥度1.3％/m，冷却水水温差8℃，电磁搅拌参数550A，2.5Hz，出结晶器坯壳厚度为13mm；
(2)铸坯出结晶器后，进入足辊段，足辊段窄侧冷却水流量为140L/min，窄侧表面中心温度为850℃；
足辊段采用液压驱动的平面足辊，足辊长度为200mm，足辊共3对，分别编号为a、b、c，对连铸坯窄侧的压力随钢包中钢水液位高度线性调节，液压足辊的压力为Pa＝7800×10×(H+4.5)/100000bar，Pb＝7800×10×(H+4.6)/100000bar，Pc＝7800×10×(H+4.7)/100000bar，H为3.0～0m。
(3)铸坯出足辊段，进入扇形段，扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.1mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为0.5mm；
(4)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
实施例3：
本实施例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为15℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.0m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量450L/min，宽侧冷却水流量3600L/min，窄侧锥度1.3％/m，冷却水水温差10℃，电磁搅拌参数500A，2Hz，出结晶器坯壳厚度为14mm；
(2)铸坯出结晶器后，进入足辊段，足辊段窄侧冷却水流量为110L/min，窄侧表面中心温度为900℃；
足辊段采用液压驱动的平面足辊，足辊长度为200mm，足辊共3对，分别编号为a、b、c，对连铸坯窄侧的压力随钢包中钢水液位高度线性调节，液压足辊的压力为Pa＝7800×10×(H+4.5)/100000bar，Pb＝7800×10×(H+4.6)/100000bar，Pc＝7800×10×(H+4.7)/100000bar，H为3.0～0m。
(3)铸坯出足辊段，进入扇形段，扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.3mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为1.0mm；
(4)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
对比例1
本对比例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，本对比例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，本对比例在足辊段以下4～8m进行冷却喷水，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为10℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.1m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量500L/min，宽侧冷却水流量3800L/min，窄侧锥度1.4％/m，冷却水水温差9℃，电磁搅拌参数600A，3Hz，出结晶器坯壳厚度为12mm；
(2)足辊段采用液压驱动的的平面足辊，足辊长度为200mm，足辊共3对，分别编号为a、b、c，对连铸坯窄侧的压力随钢包中钢水液位高度线性调节，液压足辊的压力为Pa＝7800×10×(H+4.5)/100000bar，Pb＝7800×10×(H+4.6)/100000bar，Pc＝7800×10×(H+4.7)/100000bar，H为3.0～0m。
(3)铸坯出足辊段后进入扇形段，在足辊段以下4～8m(处于扇形段)对连铸坯窄侧进行冷却喷水，冷却水流量为125L/min；
扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.2mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为0.8mm；
(4)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
对比例2
本对比例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，本对比例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，本对比例采用的是无液压驱动的平面足辊，仅刚性支撑，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为10℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.1m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量500L/min，宽侧冷却水流量3800L/min，窄侧锥度1.4％/m，冷却水水温差9℃，电磁搅拌参数600A，3Hz，出结晶器坯壳厚度为12mm；
(2)铸坯出结晶器后，进入足辊段，足辊段窄侧冷却水流量为125L/min，窄侧表面中心温度为950℃；足辊段采用刚性支撑的平面足辊，足辊长度为180mm；
(3)铸坯出足辊段，进入扇形段，扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.2mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为0.8mm；
(4)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
对比例3
本对比例提供了一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，本对比例与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，本对比例在足辊段的表面中心温度较高，包括以下步骤：
(1)RH冶炼结束后，钢水吊运至连铸平台，进行保护浇注，中间包钢水过热度为10℃，钢水由中间包经2孔侵入式水口流入结晶器，连铸拉速为1.1m/min，结晶器控制参数为：窄侧冷却水流量500L/min，宽侧冷却水流量3800L/min，窄侧锥度1.4％/m，冷却水水温差9℃，电磁搅拌参数600A，3Hz，出结晶器坯壳厚度为12mm；
(2)铸坯出结晶器后，进入足辊段，足辊段窄侧冷却水流量为70L/min，窄侧表面中心温度为1030℃；
(3)足辊段采用凸面足辊，足辊长度为180mm，凸面高于平面2.0mm，凸面与平面为圆弧平滑过渡，凸面长度为120mm，通过液压驱动作用于足辊的压力为8bar；
(4)铸坯出足辊段，进入扇形段，扇形段依次分布编号为1～12#，其中1～2#扇形段辊缝收缩量为0.2mm，3～12#扇形段辊缝收缩量为0.8mm；
(5)铸坯出12#扇形段，经火焰切割，得到坯料长度为10m连铸坯。
试验例
对制备得到的铸坯窄侧鼓肚量、表面裂纹发生率和擦划伤发生率进行统计，统计方法为统计每种工艺方案对应生产的500块连铸坯窄侧鼓肚量、表面裂纹和擦划伤的块数，结果如表1所示，其中窄侧鼓肚量＝500块连铸坯窄侧鼓肚量之和的平均值，表面裂纹发生率(％)＝存在裂纹的板坯块数/100×100％，擦划伤发生率(％)＝存在擦划伤的板坯块数/100×100％。
表1铸坯窄侧鼓肚量、表面裂纹及擦划伤发生率
由表1可知，采用本发明方法制得的铸坯窄侧鼓肚量明显降低，且避免了表面裂纹发生和表面擦划伤的产生。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.控制出结晶器的连铸坯坯壳厚度为12~14mm；
步骤2.对足辊段连铸坯窄侧喷水冷却，控制窄侧表面中心温度850~950℃；所述足辊段窄侧的足辊对窄侧的压力与足辊段连铸坯内的钢水静压力相等；
步骤3.控制扇形段每个辊缝的收缩量为0.1~1.0mm；
所述步骤1中，足辊段窄侧的足辊为液压足辊；
所述液压足辊设置有3对，所述液压足辊施加到窄侧的压力P=7800×10×（H+h辊）/100000 bar，H为钢包中钢水液位高度，h辊为液压足辊中心至钢包内腔底面的高度；
所述步骤1中，坯壳厚度控制措施包括：
中间包钢水过热度为10~15℃；
连铸拉速为1.0~1.1m/min，结晶器窄侧冷却水流量为450~500L/min，宽侧冷却水流量为3600~3800L/min，窄侧锥度1.3~1.4%/m，结晶器入口和出口的冷却水水温差8~10℃；
所述步骤1中，坯壳厚度控制措施还包括：结晶器电磁搅拌参数为500~600A，2~3Hz；
所述步骤2中，足辊段连铸坯窄侧冷却水流量为110~140L/min；
连铸机断面为220mm×（800~1600）mm。
2.根据权利要求1所述的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，其特征在于，所述步骤3中，足辊段以下依次分布有编号为1~12#扇形段，其中1#~2#扇形段辊缝收缩量为0.1~0.3mm，3#~12#为0.5~1.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，其特征在于，以质量百分数计，所述连铸坯的化学成分为C≤0.0020%、2.6%≤Si≤2.8%、0.1%≤Mn≤0.3%、0.7%≤Al≤0.9%、0.03%≤Sn≤0.05%、P≤0.018%、S≤0.0010%、Cu≤0.01%、N≤0.0015%、Cr≤0.03%、Ni≤0.03%、Nb≤0.0020%、V≤0.0020%、Ti≤0.0020%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2所述的高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚控制方法，其特征在于，所述高牌号硅钢连铸坯窄侧鼓肚量≤1.0mm。
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